青稞作为我国青藏高原地区广泛种植的特色作物,不仅是高原牧民的主要食用口粮,其秸秆也是高原畜牧产业中理想的优质饲料来源,因此种植面积逐年扩大。由于青稞作物本身的生长特性,种植区域大多分为高原大地块和丘陵山地,其中丘陵山地种植地块面积较小且分散,严重降低了机械化作业程度。由于青稞芒秆较长且存在倒刺,牛羊等牲畜在食用过程中往往出现扎口、伤胃的现象,同时对青稞秸秆的处理大部分地区依旧采用人工收集、运输,增加了劳动成本与经济成本,而传统稻麦联合收获机械在进行青稞收获作业时无法解决上述问题。因此,本文设计了一种青稞联合收获打捆一体机,实现了青稞收割、脱粒、碎芒、清选及秸秆打捆一体化作业。本文主要在以下几个方面进行了较为深入的研究:(1)以现有履带式联合收割机为基础,提出了青稞联合收获打捆一体机的总体设计与结构布置方案,设计与之配套的碎芒脱粒装置与秸秆打捆装置,并对整机动力分配进行了合理设计。(2)对传统脱粒滚筒进行改进设计,优化关键部件参数,通过螺栓连接将两根旋向相反的碎芒板条分别安装在凹板第一板条和第二板条处,同时选择钉齿焊合与纹杆焊合交错排列组合方式,既保证脱净率,更增加了滚筒对作物的冲击、搓擦作用,有效提高碎芒率的同时,对青稞芒杆内表面的倒刺也有一定的去除作用。对各脱粒元件、凹板的结构尺寸参数进行了分析计算,进一步提高样机田间综合作业效率与作业质量。(3)通过对打捆装置关键部件进行选型设计,确定了打捆装置整体配置方式与动力分配,通过研究草捆长度控制原理设计了打结器离合装置,确定了喂入机构拨叉长度、活塞往复频率、等关键参数。(4)结合有限元法利用ABAQUS软件中对碎芒脱粒滚筒进行模态分析,参考所得模态振型对脱粒元件排列与参数设置进行进一步优化,分析得到结构薄弱部位并进行改进以提高工作可靠性。运用ADAMS对打捆装置喂入机构进行运动仿真,检查上、侧拨叉工作时的轨迹干涉情况,验证结构设计的参数合理性,以保证喂入机构平稳顺利工作。(5)田间试验结果表明:当作业速度保持在6.0 km/h时,青稞联合收获打捆一体机各项作业指标中:籽粒脱净率为86.49%,平均损失率为1.69%,平均破碎率为0.11%,平均含杂率为6.27%;所得青稞秸秆中含芒率为5.84%,所含芒杆平均长度不足17 mm,整机碎芒率为92.4%。青稞联合收获打捆一体机的成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率达到90%,整机作业效率达到0.4 hm~2/h,平均草捆截面尺寸达到0.8 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg/m~3,纯工作小时生产率达到3860 h。各项指标均优于相关标准要求,其中秸秆芒杆处理性能明显优于对比机型,芒杆内表面倒刺清除效果明显。